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Aula III Leis de Kirchhoff Prof. Paulo Vitor de Morais 1 • Quando existe mais do que uma fonte em um circuito elétrico, assim como mais de um resistor, geralmente são necessárias não só a lei de Ohm para a resolução desse circuito; • Essas leis adicionais necessárias são as conhecidas leis de Kirchhoff (1854); 2 1ª Lei de Kirchhoff (Lei das correntes ou Lei dos nós) • Essa lei estabelece que é nulo o somatório das correntes incidentes em qualquer nó de um circuito elétrico; 𝑖 = 0 • O que é nó em um circuito elétrico? • É um ponto de união entre dois ou mais componentes de um circuito, ou entre um componente e a massa; 3 𝐼1 = 𝐼2 + 𝐼3 • Logo 𝐼1 − 𝐼2 − 𝐼3 = 0 • Vemos que, sempre utilizaremos a Lei nos nós para circuitos que possuem componentes em paralelo; 4 2ª Lei de Kirchhoff (Lei das tensões ou Lei das malhas) • Essa Lei estabelece que é nulo o somatório das quedas e elevações de tensão ao longo de um caminho fechado de um circuito elétrico; 𝑉 = 0 • Ou seja: 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 +⋯𝑉𝑛 = 0 𝑅1𝐼1 + 𝑅2𝐼2 + 𝑅3𝐼3 + 𝑅4𝐼4 +⋯𝑅𝑛𝐼𝑛 = 0 • Analisando o caminho (a, b, c, d, e, f, a), temos: 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 + 𝑉5 − 𝑉𝑆1 = 0 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 + 𝑉5 = 𝑉𝑆1 5 • Analisando o caminho (a, b, c, d, e, a), temos: 𝑉1 + 𝑉2 − 𝑉𝑆2 + 𝑉3 − 𝑉𝑆1 = 0 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 = 𝑉𝑆1 + 𝑉𝑆2 6 Como usar as duas Leis em cálculos de corrente e tensão em um circuito? • Trabalharemos com o circuito que está abaixo; • Ele possui dois nós, duas malhas e três ramos; 7 • Sempre consideramos que o sentido convencional da corrente é: Exemplo • Mas agora temos mais de uma fonte, então qual é o sentido da corrente do circuito? • Vamos considerar os seguintes sentidos: 8 • Esse é o sentido adotado. Depois saberemos se ele está correto; • Os resistores geram uma contratensão, logo deixaremos o seu sinal negativo; • Para as fontes, considerando a corrente saindo pelo terminal positivo, vamos considerar a tensão positiva; • Para a malha 1 temos: 𝑉10 + 𝑉60 + 𝑉25 + 𝑉15 + 𝑉55 + 𝑉25 = 0 −10(𝐼1 − 𝐼2) + 60 + 25 − 15𝐼1 + 55 − 25𝐼1 = 0 • O resistor de 10 pertence às malhas 1 e 2, por isso utilizados −10(𝐼1 − 𝐼2); −10𝐼1 + 10𝐼2 + 60 + 25 − 15𝐼1 + 55 − 25𝐼1 = 0 −50𝐼1 + 10𝐼2 + 140 = 0 Para a malha 1, temos: −50𝐼1 + 10𝐼2 = −140 9 • Para a malha 2, temos: −16𝐼2 − 24 + 120 − 8𝐼2 − 60 − 10(𝐼2 − 𝐼1) = 0 −16𝐼2 − 24 + 120 − 8𝐼2 − 60 − 10𝐼2 + 10𝐼1 = 0 10𝐼1 − 34𝐼2 + 36 = 0 10𝐼1 − 34𝐼2 = −36 Fazendo o sistema: −50𝐼1 + 10𝐼2 = −140 10𝐼1 − 34𝐼2 = −36 Encontraremos: 𝐼2 = 2 𝐴 𝐼1 = 3,2 𝐴 Como 𝐼1 e 𝐼2 deram resultados positivos a orientação adotada para a corrente está correta. 10 • Utilizando os valores encontrados podemos encontrar as correntes que passam pelo circuito; • A corrente no caminho 𝐴𝐵 só pode ser; 3,2 = 2 + 𝐼𝐴𝐵 𝐼𝐴𝐵 = 1,2 𝐴 11 • E assim podemos calcular as quedas de tensão em cada resistor; • Somando as tensões: −12 + 60 − 48 + 55 − 80 = 0 −32 − 24 + 120 − 16 + 25 − 48 + 55 − 80 = 0 12
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